高建芳1 胡 明2/1.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程系 2.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系

基于紅外測(cè)距傳感器的新型顯示器的設(shè)計(jì)研究

高建芳1 胡 明2/1.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程系 2.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系

在孩子玩電腦時(shí)，距離屏幕太近容易影響他們的視力。有些家長(zhǎng)會(huì)安裝提醒裝置，也有些家長(zhǎng)是通過(guò)不斷的口頭提醒來(lái)控制孩子與屏幕的距離，但是效果都不明顯，無(wú)法控制孩子離顯示屏的距離，導(dǎo)致很多兒童出現(xiàn)視力問(wèn)題，大大影響了孩子的眼睛健康。本文設(shè)計(jì)研究一種帶有距離傳感器的顯示器，能夠有效控制兒童離顯示器的距離。

距離傳感器；顯示器；保護(hù)視力

1.對(duì)顯示器工作原理的分析

顯示器通常也稱為監(jiān)視器，是一種將文字、圖像等電子文件通過(guò)特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具，它屬于計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備。常見(jiàn)的顯示器有CRT和LCD兩種類型。CRT顯示器即陰極射線管顯示器。它的原理主要是從陰極發(fā)射出大量電子，進(jìn)過(guò)加速，形成電子流，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈的控制，快速的轟擊顯示器的熒光屏，使得熒光屏上的熒光粉發(fā)亮。它的主要部件是顯像管（電子槍），在CRT彩色顯示器中，通常是3個(gè)電子槍，顯像管的屏幕上涂有一層熒光粉，彩色顯示器由三支電子槍分別發(fā)射不同強(qiáng)度的電子束，并打在熒光層上對(duì)應(yīng)的紅（R）、綠（G）、蘭（B）色點(diǎn)上，三點(diǎn)發(fā)出的光線疊加后，就會(huì)產(chǎn)生各種色彩，結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

圖1 CRT顯示器結(jié)構(gòu)原理圖

LCD就是液晶顯示器，是使用了“液晶”（LiquidCrystal）作為材料的顯示器。液晶是一種處于介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì),當(dāng)被加熱時(shí)處于液態(tài),冷卻時(shí)會(huì)結(jié)晶成固態(tài),當(dāng)向液晶通電時(shí),液晶體分子排列的井然有序,可以使光線通過(guò)液晶，并且這些排列有序的液晶分子會(huì)改變穿透液晶的光線角度，然后經(jīng)過(guò)前方的彩色濾光膜和偏光板，再通過(guò)改變加在液晶上的電壓值控制透過(guò)彩色濾光膜和偏光板的光線強(qiáng)度和色彩，這樣就可以在液晶面板上變化出有不同色調(diào)的顏色組合了。當(dāng)不通電時(shí),阻止光線。常見(jiàn)的液晶顯示器按物理結(jié)構(gòu)的不同可分為扭曲向列型、超扭曲向列型、雙層超扭曲向列型、薄膜晶體管型。其中最后一種的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，它主要由背光源、偏光板、玻璃基板、液晶材料、彩色濾光板等組成，其中彩色濾光片就是讓液晶顯示器產(chǎn)生顏色的主要原因，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。

圖2 L CD顯示器結(jié)構(gòu)原理圖

根據(jù)CRT顯示器和LCD顯示器的工作原理，我們得知CRT顯示器的色彩還原度高、色度均勻、亮度更高，但由于采用的是電子槍，所以對(duì)人體的輻射很大，而且由于亮度高，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)對(duì)用戶的眼睛造成傷害。LCD要比CRT環(huán)保，對(duì)人體的輻射低，因此，目前在家、普通辦公等諸多領(lǐng)域都在使用液晶顯示器。但不管是哪種，長(zhǎng)時(shí)間近距離的盯著發(fā)光的地方看都會(huì)對(duì)我們的眼睛造成傷害，尤其對(duì)于孩子來(lái)說(shuō)，傷害更大，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本文研究一種帶有紅外測(cè)距傳感器的顯示器，能夠有效的控制孩子們離顯示器的距離，從而保護(hù)孩子們的視力。

2.距離傳感器工作原理及應(yīng)用

距離傳感器是根據(jù)測(cè)時(shí)間來(lái)檢測(cè)物體距離的一種傳感器。它的主要原理是向物體發(fā)射特別短的光脈沖，測(cè)量此光脈沖從發(fā)射到被物體反射回來(lái)的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算與物體之間的距離。距離傳感器的應(yīng)用很廣，比如我們常用的智能手機(jī)，就安裝了距離傳感器，當(dāng)你接電話的時(shí)候，距離傳感器就會(huì)起作用。當(dāng)你臉靠近屏幕時(shí)，屏幕燈就會(huì)熄滅并自動(dòng)鎖屏，以防你的臉碰了屏幕進(jìn)行誤操作；當(dāng)你的臉離開(kāi)屏幕一定的距離時(shí)，屏幕燈會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟并解鎖，這就是應(yīng)用了距離傳感器的原理。對(duì)于本文所研究設(shè)計(jì)的帶有距離傳感器的顯示器，主要應(yīng)用紅外測(cè)距傳感器，利用紅外線發(fā)射原理來(lái)測(cè)量人與屏幕的距離，其組成如圖3所示。

圖3 紅外測(cè)距傳感器組成

3.帶有紅外測(cè)距傳感器顯示器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

帶有距離傳感器的顯示器在結(jié)構(gòu)上主要包括顯示器和紅外測(cè)距傳感器。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。首先在顯示器屏幕前側(cè)面安裝紅外測(cè)距傳感器，紅外測(cè)距傳感器通過(guò)導(dǎo)線與報(bào)警器連接，作為優(yōu)選，這里我們選用蜂鳴報(bào)警器，并且把它安裝在顯示器上端的某一位置上，如圖4所示。紅外測(cè)距傳感器的上方安裝一塊距離顯示屏，距離顯示屏位于顯示器的頂端，可以顯示出用戶離顯示屏的距離值，如圖4所示。報(bào)警器和距離顯示屏上安裝無(wú)線信號(hào)發(fā)射器。顯示器通過(guò)轉(zhuǎn)軸連接電機(jī)，電機(jī)位于顯示器的底座內(nèi)。電機(jī)上安裝控制開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)上有無(wú)線信號(hào)接收器，無(wú)線信號(hào)接收器通過(guò)無(wú)線連接移動(dòng)終端，如手機(jī)、電腦等電子設(shè)備。如此設(shè)計(jì)的帶有距離傳感器的顯示器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，能有效控制用戶離屏幕的距離，從而達(dá)到保護(hù)視力的目的。

圖4 帶有距離傳感器的顯示器結(jié)構(gòu)

圖中各部件說(shuō)明如下：1—顯示器屏幕；2—距離顯示屏；3—電機(jī)；4—紅外測(cè)距傳感器；5—報(bào)警器；6—底座；7—轉(zhuǎn)軸。圖中電機(jī)3為雙轉(zhuǎn)向電機(jī)，通過(guò)導(dǎo)線連接有插座，在顯示屏1內(nèi)設(shè)有蓄電池，蓄電池通過(guò)導(dǎo)線與紅外測(cè)距傳感器4相連，蓄電池可作為備用電池在斷電時(shí)為顯示屏1供電，本設(shè)計(jì)中所涉及的其它電路，均采用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的電路連接，所用到的設(shè)備均采用現(xiàn)有技術(shù)中的型號(hào)。

4.帶有距離傳感器顯示器的工作原理

本設(shè)計(jì)可以通過(guò)紅外測(cè)距傳感器測(cè)量顯示屏與人體之間的距離，并將距離值顯示在距離顯示屏上，距離顯示屏通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器將數(shù)據(jù)發(fā)送到家長(zhǎng)的手機(jī)上，從而達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，同時(shí)，當(dāng)距離值位于設(shè)定的距離值內(nèi)，即距離過(guò)近時(shí)，報(bào)警器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，這時(shí)就可以提醒用戶調(diào)整距顯示屏的距離，同時(shí)也可以將報(bào)警情況通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器發(fā)送到家長(zhǎng)的手機(jī)上，然后家長(zhǎng)可以通過(guò)手機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)顯示屏的角度，提醒兒童調(diào)整距電腦的距離。當(dāng)距離達(dá)到設(shè)定值以外，報(bào)警器停止報(bào)警。

5.結(jié)束語(yǔ)

帶有距離傳感器的顯示器達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性很強(qiáng)，能有效保護(hù)視力，而且成本低，使用的都是常規(guī)設(shè)備。當(dāng)然上述的設(shè)計(jì)可能還有些不足，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，本設(shè)計(jì)還會(huì)有各種變化和改進(jìn)。

高建芳，女，（1979-7），漢族，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)作者單位：包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程系（網(wǎng)絡(luò)信息中心）。

胡明，男，（1979-12），漢族，碩士，講師，研究方向：車輛工程技術(shù)作者單位：包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系。